测量的基本知识PPT课件

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传感器的作用与地位
传感器处于研究对象与测试系统的接口位置,即 检测与控制系统之首,因此，传感器成为感知、获取 与检测信息的窗口。
科学研究与自动化生产过程需要的信息，都要 通过传感器获取并通过它转换为容易传输与处理的 电信号。
80年代以来，世界各国都将传感器技术列为重 点发展的高技术，倍受重视。
y--输出量； x--输入量； a0--零点输出； a1--理论灵敏度； a2,a3…an--非线性项系数
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线性度
线性度定义 系统输入—输出特性曲线与拟合直线之间的
最大偏差与满量程输出的百分比。
Ef
m 100% YFS
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线性度
常用拟合方法：
1.理论拟合 ➢ 2.过零旋转拟合 ➢ 3.端基拟合
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测量的分类
监测 工业与实验室测试 精密测量 计量
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传感器
传感器定义
传感器是能感受规定的被测量并按照一定规律 转换成可用输出信号的器件或装置，
它通常由敏感元件和转换元件组成。其中，敏 感元件是指传感器中直接感受被测量的部分，转换 元件是指传感器能将敏感元件输出转换为适于传输 和测量的电信号部分。
分辨率： 传感器能检测到的最小的输入增量。 分辨率可用绝对值表示，也可用与满量程的
百分比表示。 阈 值：
在传感器输入零点附近的分辨率。
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稳定性
稳定性： 传感器在长时间工作情况下输出量发生的变
化。有时称为长时间工作稳定性或零点漂移。
稳定性误差： 前后两次输出之差。
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温度稳定性
温度稳定性：又称为温度漂移。它是指传感器在外界温 度变化情况下输出量发生的变化。
抗电磁场干扰的能力等，评价这些能力比较复杂， 一般也不易给出数量概念，需要具体问题具体分 析。
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静态误差
静态误差:传感器在其全量程内任一点的输出值 与理论输出值的偏离程度。
100%
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迟滞
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重复性
重复性：
传感器在输入按同一方向作全量程连续多 次变动时所得特性曲线不一致的程度。
R
Rmax yFS
100%
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Hale Waihona Puke Baidu
重复性
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灵敏度与灵敏度误差
静态灵敏度：
传感器输出的变化量与引起该变化量的输
入变化量之比。
k y x
灵敏度误差
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S
k k
100%
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分辨率
自动检测技术
主讲：徐 雁
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检测技术定义
检测技术:人们为了对被测对象进行定性了解和 定量掌握而研究的一系列技术措施。
传感器原理及技术、自动检测技术
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自动检测技术的重要性
检测技术的水平直接反映了科学技术的水平。
检测技术无处不在。
检测技术促进科技发展，科技发展加速检测技术 现代化。
“电五官”
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检测系统的组成
系统组成
被测对象
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传感器
变换器
2
3
显示器
检测系统
1、2、3：传输通道
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课程的内容
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章
测量的基本知识 电阻式传感器 电感式传感器 磁电式传感器 压电式传感器 光电式传感器 热电式传感器 传感器的标定
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课程要求
温度稳定性误差：测试时先将传感器置于一定温度（例 如20℃）下，将其输出调至零点或某一特定点，使温度 上升或下降一定的度数（例如5℃或10℃），再读出输 出值，前后两次输出之差即为温度稳定性误差。 温度误差系数：每℃的温度稳定性误差。
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抗干扰能力
多种抗干扰能力： 传感器对各种外界干扰的抵抗能力。 例如抗冲击和振动能力、抗潮湿的能力、
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检测技术
检测技术:人们为了对被测对象进行定性了解和 定量掌握而研究的一系列技术措施。
检测技术属于信息科学的范畴,与计算机技术、 自动控制技术和通信技术构成完整的信息技术学 科。
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检测技术的作用
客观世界的一切物质都以不同形式不断地运动 着。运动着的物质是以一定的能量或状态表现出来 的，这就是信号。
人们为了认识物质世界，就必须寻找表征物质 运动的各种信号以及信号与物质运动的关系。这就 是检测的任务。
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第二节 传感器的特性
传感器的特性：
传感器所特有性质的总称。 传感器的输入—输出特性是其基本特性，
一般把传感器作为二端网络研究。 输入—输出特性是二端网络的外部特性， 即输入量和输出量的对应关系。
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传感器的静态特性
线性度 迟滞 重复性 灵敏度与灵敏度误差 分辨率与阈值 稳定性 温度稳定性 静态误差 多种抗干扰能力
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线性度
传感器的输入—输出关系或多或少地都存在非线性问题。 在不考虑迟滞等因素的情况下，其静态特性可用下列多 项式代数方程来表示：
ya0a 1xa2x2...anxn
➢ 4.端基平移拟合
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线性度
（a）理论拟合
（b）过零旋转拟合
（c）端基拟合
（d）端基平移拟合
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迟滞（变差、回差）
传感器在正（输入量增大）反（输入量减小）行 程中输出与输入曲线不重合时称为迟滞。
迟滞大小一般由实验方法测得。迟滞误差一般以 满量程输出的百分数表示。
H
1Hmax 2 yFS
测量过程用数学形式来描述为：
0 ，则
x 0 =X0/u
测量的目的 为了准确的获得表征被测对象特征的某些参
数的定量信息。
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测量过程的三要素
测量单位； 测量方法：把被测量与其单位进行比较的
实验方法； 测量仪器与设备：测量过程的具体体现与
实施者。
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测量技术
按照被测对象的特点，选用合适的测量仪器与实 验方法，通过测量及数据处理和误差分析，准确 得到被测量的数值，并为提高测量精度，改进实 验方法及测量仪器，为生产过程的自动化等提供 可靠的依据。
前修课程: 电路理论、电子技术、微机原理
选用教材:
«自动检测技术» 马西秦主编 机械工业出版社
主要参考书 :
1.陈杰 黄鸿 «传感器与检测技术»，高等教育出版社
2.严钟豪等 «非电量电测技术»，机械工业出版社
3.刘迎春等 «传感器原理设计与应用»,第4版,国防科技大学
出版社
4.周予为等 «检测技术», 华中科技大学电气学院
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第一章 基本知识
第一节 基本概念 第二节 传感器的特性 第三节 仪表的误差 第四节 测量方法及系统
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第一节 基本概念
传感器 测量
检测技术
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测量的有关概念
测量的定义
用实验的方法，借助一定的仪器或设备，把被测量
与单位进行比较，求取二者的比值，从而得到被测量数
值大小的过程。
x 设被测量为X0，其单位为u，二者的比值为